Druckluftanwendungen in der industriellen Hefeproduktion: Die entscheidende Rolle zuverlässiger und energieeffizienter Gebläse- und Druckluftlösungen
Viele Prozesse in der industriellen Hefeproduktion erfordern den Einsatz von Niederdruck- oder Druckluft. Eines der wichtigsten Verfahren ist die großtechnische Fermentation (der Kultivierungsprozess). Hierbei müssen Gebläse die Hefemischung zuverlässig belüften und umrühren, um optimale Erträge zu erzielen. Die Belüftung kann bis zu 50 % des gesamten Energieverbrauchs einer Hefefabrik ausmachen. Deshalb ist die Zuverlässigkeit und Energieeffizienz der Gebläse entscheidend, um die Produktionskosten pro Tonne Hefe möglichst gering zu halten. In diesem Beitrag beleuchten wir typische Anwendungen von Niederdruck- und Druckluft in der Hefeproduktion und zeigen auf, wie die fortschrittlichen Lösungen von KAESER diesen Anforderungen gerecht werden.
Typische Druckluftanwendungen in der Hefeproduktion
Intelligente KAESER Druckluftlösungen im Einsatz in der industriellen Hefe-Herstellung
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Prozess-Schaubild im Detail
Druckluft in der industriellen Hefeproduktion
Großtechnische Fermentation
Die großtechnische Fermentation (aerobe Kultivierung) ist ein entscheidender Prozess zur Herstellung von Hefe, die z. B. in der Lebensmittelindustrie für die Brotherstellung benötigt wird. Vom Mutterferment bis zur kommerziellen Fermentation ist Niederdruckluft während des gesamten Zellwachstums in großvolumigen Fermentationstanks unerlässlich.
Gebläse belüften und durchmischen die Hefemischung in den Fermentern. Die Belüftung versorgt die Hefezellen mit Sauerstoff, die Durchmischung sorgt für homogene Bedingungen und verbessert den Stofftransport. Hefe wird in der Regel in einem Fed-Batch-Verfahren hergestellt.
Das bedeutet, dass nach einer anfänglichen Startphase kontinuierlich Substrat in den Bioreaktor eingespeist wird, um eine sehr hohe Zuckerkonzentration zu Beginn zu vermeiden.
Zu hohe Zuckerkonzentrationen würden das Wachstum der Hefezellen hemmen. Durch die Zufuhr von Substrat steigt das Volumen des Bioreaktorinhalts kontinuierlich an. Um eine gleichmäßige Sauerstoffzufuhr zu gewährleisten, muss sich das Gebläsesystem daher an die sich ständig ändernde Situation anpassen, d. h. den Druck erhöhen, um das größere Volumen auszugleichen, und die Liefermenge erhöhen, um eine ausreichende Sauerstoffmenge für die Versorgung der zunehmenden Menge an Hefezellen bereitzustellen. Das Ziel der Gärung ist es, die Hefezellen in der exponentiellen Wachstumsphase zu halten. Die Steuerung der Gärung mit einer optimalen Substratversorgung und der damit verbundenen Belüftung ist wesentlich, um ein optimales Ergebnis der Hefeproduktion zu erzielen.
Insbesondere das Gebläse muss sich sofort an die sich ständig ändernden Prozessparameter anpassen. Wird zu wenig oder zu viel belüftet, kann das Produkt verderben, und die Entsorgung der verdorbenen Charge, die Reinigung der Fermentationsbehälter und die Wiederaufnahme des Produktionsprozesses können zeit-, ressourcen- und energieaufwändig sein.
Der Belüftungsbedarf einer großtechnischen Fermentation ist in der Regel einer der größten Energieverbraucher in einer biotechnischen Produktionsanlage und macht bis zu 50 % des gesamten Energieverbrauchs einer Anlage aus. Eine zuverlässige und effiziente Versorgung mit Niederdruckluft ist daher nicht nur entscheidend für den Erfolg des aeroben Prozesses, sondern auch für den Gesamtenergieverbrauch der Belüftungsgebläse.
KAESER arbeitet eng mit seinen Kunden zusammen, um leistungsstarke Gebläsesysteme für optimale aerobe Fermentationsergebnisse, maximale Effizienz und geringen Energieverbrauch zu liefern. Um Spitzenleistungen mit einer Mehrfach-Gebläsestation zu erzielen, kann der SIGMA AIR MANAGER 4.0 integriert werden, der den Gebläsebetrieb dynamisch auf der Grundlage von Echtzeit-Liefermengen- und Druckanforderungen anpasst, um jederzeit eine optimale Niederdruckluftproduktion zu gewährleisten.
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Endverarbeitung von Hefe
Hochreine Instrumentenluft, die einen typischen Druck von 6-7 bar(g) erfordert, ist für die Steuerung von Ventilen und die Betätigung von pneumatischen Geräten in einer industriellen Hefeproduktionsanlage unerlässlich. Insbesondere wird sie für eine Reihe von Endverarbeitungsprozessen benötigt:
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Betrieb von Trocknungsanlagen
Dank ihrer Einfachheit und ihrer Effektivität bei der Feuchtigkeitsentfernung werden häufig Ventilatoren im Trocknungsprozess zur Herstellung von Trockenhefe eingesetzt. Es gibt jedoch alternative Trocknungsmethoden, die mit Druckluft arbeiten und eine bessere Trocknungseffizienz und Produktqualität bieten, wie z. B.:
Wirbelschichttrocknung; bei dieser Methode wird Druckluft verwendet, um die Hefeteilchen zu verflüssigen und eine gleichmäßige Trocknung zu gewährleisten. Ein gleichmäßiger Luftstrom ist entscheidend für die Aufrechterhaltung gleichmäßiger Trocknungsbedingungen und optimaler Trocknungstemperaturen, wodurch die Gesamteffizienz des Trocknungsprozesses verbessert wird.
Sprühtrocknung; bei dieser Methode wird Druckluft benötigt, um den Heferahm in feine Tröpfchen zu zerstäuben. Saubere und trockene Druckluft ist entscheidend für eine effiziente Trocknung und gleichmäßige Tröpfchengröße, was zur Qualität des Endprodukts beiträgt.
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Hefefördersysteme
Die Vakuumförderung wird eingesetzt, sobald die Hefe getrocknet ist, um die Trockenhefe schonend und effizient von der Trocknungsanlage zur Verpackung zu transportieren, ohne ihre Integrität zu beeinträchtigen. Diese Art der pneumatischen Förderung in der Verdünnungsphase erfordert Druckluft mit hoher Geschwindigkeit und niedrigem Druck, um die Hefe effektiv zu transportieren. Für eine optimale Leistung muss die Druckluft frei von Feuchtigkeit und Öl sein, um Störungen des Materialflusses und der Systemeffizienz sowie Verunreinigungen zu vermeiden.
Wie bei allen Kompressor- und Gebläseanwendungen in der industriellen Hefeproduktion ist saubere und trockene Druckluft unerlässlich, um die hohen Anforderungen an die Luftreinheit in der Lebensmittelproduktion zu erfüllen. In enger Abstimmung mit den Herstellern von Prozessanlagen und unter Anwendung relevanter Normen wie ISO 8573-1 bietet KAESER maßgeschneiderte Gebläse- und Druckluftsystemlösungen, die die strengen Luftqualitätsstandards für die industrielle Endverarbeitung von Hefe zuverlässig und effizient erfüllen.
Mehr erfahren über KAESER-Lösungen für die Endverarbeitung von Hefe:
Ölfrei verdichtende Schraubenkompressoren mit Luftkühlung
Mittlere Schraubenkompressoren von 18,5 bis 110 kW
Verpackung von Hefe
Instrumentenluft wird zur finalen Verpackung der Hefe benötigt – vom Antrieb der pneumatischen Aktuatoren, die die mechanischen Bewegungen der Verpackungsmaschinen antreiben, bis zur Vermeidung von Verunreinigungen in Abfüll- und Verschließmechanismen.
Dazu kann auch der Antrieb von Luftmessern oder Abblasvorrichtungen gehören, die zum Abblasen überschüssiger Hefepartikel und zur Aufrechterhaltung der Sauberkeit z. B. von Verpackungsmaterialien oder Maschinenoberflächen eingesetzt werden. Solche Anwendungen sind auf eine zuverlässige Versorgung mit sauberer und trockener Druckluft angewiesen, um Sauberkeit zu gewährleisten und Verunreinigungen zu vermeiden.
KAESER arbeitet mit OEMs und Kunden von Verpackungsmaschinen zusammen, um die optimale Kompressor- oder Gebläselösung zu finden und zu liefern, die auf die spezifischen Anforderungen von Verpackungsanlagen zugeschnitten ist und gleichzeitig die geforderten Reinheitsklassen gemäß ISO 8573-1 erfüllt.
Mehr erfahren über KAESER-Lösungen für die Verpackung von Hefe:
Ölfrei verdichtende Schraubenkompressoren mit Luftkühlung
Mittlere Schraubenkompressoren von 18,5 bis 110 kW
Betriebliche Wasseraufbereitung
Niederdruckluft - und in einigen Fällen auch Druckluft - ist für die Wasseraufbereitung vor Ort von entscheidender Bedeutung. In der biologischen Reinigungsstufe beispielsweise wird Niederdruckluft zur Belüftung des Abwassers benötigt. Gebläse erzeugen Luftströme für Belüftungssysteme, die feine Luftblasen erzeugen, die in das Abwasser injiziert werden.
Diese Belüftung versorgt die Bakterien mit dem für den Abbau organischer Stoffe erforderlichen Sauerstoff.
Hefeabwasser hat in der Regel einen hohen biologischen Sauerstoffbedarf (BSB) aufgrund des hohen Gehalts an Zuckern, Proteinen und Heferückständen. Das bedeutet, dass eine erhebliche Menge an Sauerstoff benötigt wird, um die mikrobielle Aktivität für den biologischen Behandlungsprozess zu unterstützen.
Eine angemessene Sauerstoffzufuhr ist daher entscheidend für die Aufrechterhaltung einer effektiven mikrobiellen Aktivität, was bedeutet, dass die Leistung der Gebläse den Behandlungserfolg direkt beeinflusst.
Die industrielle Hefeproduktion verbraucht große Mengen Wasser, wobei die Anlagen täglich Tausende von Litern verbrauchen. Darüber hinaus ist die Belüftung ein großer Energieverbraucher bei der Abwasserbehandlung. Eine wirksame und energieeffiziente Wasseraufbereitung vor Ort ist daher nicht nur für ein nachhaltiges Wassermanagement, sondern auch für eine optimierte Energienutzung unerlässlich. Daher wird die Auswahl zuverlässiger und energieeffizienter Belüftungsgebläse immer wichtiger.
KAESER bietet maßgeschneiderte Gebläselösungen, die die Anforderungen an die Belüftung bei der Wasseraufbereitung vor Ort zuverlässig und energieeffizient erfüllen.
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Druckluft für die Werkstatt
In der Werkstatt einer Hefefabrik ist eine zuverlässige Versorgung mit Druckluft für verschiedene Aufgaben erforderlich, z. B. für den Betrieb von Druckluftwerkzeugen und die Reinigung von Bauteilen. Die KAESER-Kolbenkompressoren sind die ideale Lösung für Werkstätten mit intermittierendem Druckluftbedarf.
Die Kompressoren sind sowohl in mobilen Ausführungen (CLASSIC- und PREMIUM-Serien) als auch als stationäre Modelle (KCT- und AIRBOX-Serien) erhältlich und überzeugen durch ihre Flexibilität und Zuverlässigkeit. Schraubenkompressoren sind eine hocheffiziente Lösung für größere Werkstätten mit dauerhaftem Druckluftbedarf. Die Serie AIRCENTER von KAESER vereint einen leistungsstarken Schraubenkompressor, einen Kältetrockner und einen Druckluftbehälter in einem kompakten Komplettsystem.
Dank ihres leisen Betriebs eignet sich die Anlage ideal für den Einsatz direkt am Arbeitsplatz. Als Alternative bietet die Serie SXC eine platzsparende Komplettlösung mit Kältetrockner und Druckluftbehälter – untergebracht in einem robusten Polyethylengehäuse.
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Ölfreie Kolbenkompressor-Kompaktanlagen: AIRBOX und AIRBOX CENTER
